[发明专利]一种支持ROS的无人机手机APP控制方法

说明书

本发明提供了一种支持ROS的无人机手机APP控制方法，包括以下步骤：S1、传感器校准；S2、姿态估计；S3、无线数据传输；S4、飞行器控制。本发明的有益效果是:能够控制所有支持ROS的无人机，操作简单、移植性强、成本低、通用性高；能够准确估计智能手机姿态，实现稳定的体感控制无人机。

技术领域

本发明涉及无人机，尤其涉及一种支持ROS的无人机手机APP控制方法。

背景技术

无人机广泛应用于航拍、军事、农业等领域，现在逐渐向个人消费领域扩展。例如无人机领军企业大疆创新于2017年6月发布的Spark无人机，其体积小、重量轻，主要满足普通群众的自拍需求。面对个人消费领域的小型无人机，其控制模式主要包括遥控器控制以及手机APP控制。大疆创新公司的Spark无人机支持遥控器控制及手机APP控制两种方式，既能满足近距离自拍需求，也能实现中距离航拍的需要。零度智控的DOBBY口袋无人机则只支持手机APP控制，包括体感控制、虚拟摇杆控制、语音控制等方式。手机APP控制利用智能手机与无人机的WIFI连接实现无人机的操控，具有操作简便、易于上手的特点。操作方式包括一键起飞降落、悬停高度控制、体感控制姿态等。其中，体感控制是指将姿态估计得到的手机姿态传输至无人机，实现远程操控。

手机APP控制需要利用智能手机中的低成本的微机电传感器，测量误差较大，会造成较大的姿态估计误差，导致体感控制时无人机飞行的不稳定性增加；同时，现今商业化的手机APP控制方案均只适用于特定系列无人机，不具有通用性。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种通用性高的支持ROS(机器人操作系统)的无人机手机APP控制方法。

本发明提供了一种支持ROS的无人机手机APP控制方法，包括以下步骤：

S1、传感器校准；

S2、姿态估计；

S3、无线数据传输；

S4、飞行器控制。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，按顺序依次进行以下校准：通过智能手机的磁力计进行磁力校准，通过智能手机的加速度计进行加速度校准，通过智能手机的陀螺仪进行陀螺仪校准。

作为本发明的进一步改进，步骤S1包括以下子步骤：

首先，确定统一的传感器误差模型，如式(1)所示：

s_b＝E^-1(s_m-b)＝M(s_m-b) (1)

其中：

s_b表示在手机坐标系下的传感器测量值；s_m表示在传感器测量坐标系下的传感器测量值；E表示一个3×3的矩阵包括非正交性误差和比例误差；b表示一个3×1的向量为常值偏移；

为了得到一个在手机坐标系下的准确传感器测量值s_b，必须辨识出M和b，传感器校准的目的就是来获取M和b；

第二步，确定各个传感器的校准算法；

将磁力计的干扰误差全部等效到式(1)中的M矩阵或b矩阵中，并将其化成齐次形式，如式(2)所示：

(h_m,k-b_h)^TN_h(h_m,k-b_h)-h₀²＝H_kθ_h＝0 (2)